《機器人末端執(zhí)行器》PPT課件.ppt

機器人末端執(zhí)行器,2.機器人末端執(zhí)行器 機器人末端執(zhí)行器裝在操作機手腕的前端(稱機械接口)，用以直接執(zhí)行工作任務(wù)。根據(jù)作業(yè)任務(wù)的不同，它可以是夾持器或?qū)Ｓ霉ぞ叩取?夾持器是具有夾持功能的裝置，如吸盤、機械手爪、托持器等； 專用工具是用以完成某項作業(yè)所需要的裝置，如用于完成焊接作業(yè)的氣焊槍、點焊鉗等。并由此，將焊接機器人又可細分為： C02焊機器人、TIG焊機器人、MAG/MIG焊機器人、氣焊機器人、釬焊機器人、點焊機器人、激光焊機器人等。 3傳感器系統(tǒng) 機器人所用傳感器又分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器二類。 前者用來檢測自身狀態(tài)的信息，主要是位置、速度、加速度等傳感器，并且作為反饋信號構(gòu)成伺服控制； 后者是用來檢測機器人作業(yè)對象和作業(yè)環(huán)境信息的傳感器，如測量夾持器夾緊力的壓力傳感器，對外界進行識別的視覺、觸覺、聽覺等傳感器。 機器人常用傳感器及其功能見表75。,4控制器,控制器是個專用計算機，相當(dāng)于機器人的大腦，它以計算機程序方式來完成給定任務(wù)。目前，大部分工業(yè)機器人都采用二級計算機控制： 第一級為主CPU，完成系統(tǒng)的監(jiān)控、作業(yè)管理、自診斷等； 第二級為子CPU，完成各關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)的控制等。,圖7.5中主CPU為總控制器，主要進行系統(tǒng)控制和坐標(biāo)計算與變換，包括坐標(biāo)變換、插補計算、自動加減速計算、加速度驗算、橫擺計算、自診斷等。 子CPU主要作動作控制，包括脈沖分配、機器人零點復(fù)位、零點減速和開關(guān)位置檢測等。 主CPU對子CPU的控制是以命令的形式通過FIFO棧來傳遞的； 而子CPU的狀態(tài)與請求是通過并行I0接口來進行的。,機器人控制器的控制功能大致有三類： 第一類是點位控制，簡稱為PTP控制，它只要求機器人手臂末端能快速準(zhǔn)確地從一點到相鄰點運動，而對其運動路徑不作具體規(guī)定。這種控制功能用于搬運、點焊、裝配等作業(yè)中。 第二類是連續(xù)路徑控制，又稱連續(xù)軌跡控制，簡稱CP控制。它不但要求機器人手臂末端從一點到相鄰點運動，而且要求所走過的路徑是連續(xù)平滑的，這就需要插補運算，所以這種控制功能多用于噴涂、弧焊、去飛邊等作業(yè)中。 第三類是移動控制，它包括對移動的路徑、速度、目標(biāo)跟蹤、機器人操作機的穩(wěn)定平衡、越過障礙物及回避障礙物等的控制，這種控制功能多用于作業(yè)距離較長或野外作業(yè)等需要機器人移動甚至行走的場合。 此外，機器人還有一類附加裝置，如手動操作器、編程器、示教器等。用這些附加裝置可以進行手動調(diào)整機器人狀態(tài)、編制機器人作業(yè)程序、示教作業(yè)參數(shù)或輸入修改系統(tǒng)參數(shù)等工作。 三、機器人的示教、編程及語言 1示教再現(xiàn) 為使機器人完成規(guī)定的任務(wù)，在工作前由操作者把作業(yè)要求的內(nèi)容(如機器人的運行軌跡、作業(yè)順序、工藝條件等)預(yù)先教給機器人，進行這種操作稱為示教。 把示教的內(nèi)容保存下來稱為記憶。 使機器人按示教的內(nèi)容動作稱為再現(xiàn)。 例如，由操作者對焊接機器人按實際焊接操作一步步的進行示教，機器人即將其每一步示教的空間位置、焊槍姿態(tài)以及焊接參數(shù)等，順序的、精確地存人控制器計算機系統(tǒng)的相應(yīng)存儲區(qū)。,示教結(jié)束的同時，就會自動生成一個執(zhí)行上述示教參數(shù)的程序。當(dāng)實際待焊件到位時，只要給機器人一個起焊命令，機器人就會精確的、無需人介入的一步步重現(xiàn)示教的全部動作，自動完成該項焊接任務(wù)。 如果需要機器人去完成一項新的焊接任務(wù)(如汽車車型改變)，無需對機器人作任何改裝，只需要按新任務(wù)操作重新對機器人示教就可以實現(xiàn)。 如果在機器人控制器計算機內(nèi)存中同時存儲多種焊件的示教程序，在同一條生產(chǎn)線上就可以很容易地實現(xiàn)多種焊件同時生產(chǎn)；而僅需在一種焊件到來時，給機器人一個這種焊件的識別編碼即可，這就是所謂柔性。 示教是目前工業(yè)機器人所采用的主要編程方法，它是真實作業(yè)環(huán)境中的在線編程，可用手把手和示教盒兩種方法。圖7.6給出一個用于點焊、弧焊的6自由度工業(yè)機器人的示教盒例子。,示教時可利用按鍵9、10、11和12的6套鍵，使機器人按關(guān)節(jié)坐標(biāo)、機座坐標(biāo)或工具坐標(biāo)運動。 鍵12中的10個鍵，還可作數(shù)字鍵輸入功能數(shù)據(jù)。用關(guān)節(jié)坐標(biāo)鍵18和笛卡爾坐標(biāo)鍵19設(shè)定各點位置的坐標(biāo)形式。 利用鍵16和17選擇定位精度，其中鍵16為精確定位，鍵17為不精確定位，即所謂路徑點。,為了再現(xiàn)和驗證程序，還有向前一步鍵8、向后一步鍵7以，及連續(xù)鍵6。 此外，還可利用鍵24、26、27、28和3輸入速度、子程序、I0輸入和輸出以及工具開閉功能和功能數(shù)據(jù)。 最后利用記錄鍵21記錄各步的位置和功能數(shù)據(jù)信息。 如果必要，可利用修改鍵20修改某步的信息。,2離線編程,示教編程的缺點在于它是在線，示教過程中必須停工。離線編程則可克服這一缺點。 所謂離線編程，即是在與機器人分離的裝置上編制任務(wù)程序(為定義機器人系統(tǒng)特定的任務(wù)所編制的運動和輔助功能的指令集，稱任務(wù)程序)后，再輸入到機器人中的一種編程方法。 離線編程的優(yōu)點： 可減少機器人停機時間； 讓程序員脫離潛在的危險環(huán)境； 一套編程系統(tǒng)可以給多臺機器人編程。 若機器人程序格式不同，只要采用不同的后置處理即可。另外，該編程能完成示教難以完成的復(fù)雜、精確的編程任務(wù)； 通過圖形編程系統(tǒng)的動畫仿真可驗證和優(yōu)化程序等。 因此，離線編程系統(tǒng)已成為機器人編程的發(fā)展趨向。該系統(tǒng)目前已有多種供應(yīng)市場，例如OSMAP公司的ROBCAD等。,3編程語言,機器人語言是供用戶編寫機器人程序的專用計算機語言。 編程語言的功能決定了機器人的適應(yīng)性和給用戶的方便性，但至今還沒有完全公認的通用機器人編程語言，而每個機器人制造廠都有自己的語言。 機器人編程語言主要有兩類： 面向機器人的編程語言與面向任務(wù)的編程語言。 (1)面向機器人的編程語言其主要特點是描述機器人的動作序列，每一條語句大約相當(dāng)于機器人的一個動作，整個程序控制機器人完成全部作業(yè)。該語言有如下三種： 專用的機器人語言，例如用于PUMA機器人上的V+語言，它具有集成化、多任務(wù)、多處理器、良好的開發(fā)環(huán)境、較完備的語言功能，編程水平還可以進一步提高，有高精度定位系統(tǒng)(選件)等特點； 在現(xiàn)有計算機語言的基礎(chǔ)上加機器人子程序庫，例如美國機器人公司開發(fā)的ARBasic語言； 開發(fā)一種新的通用語言加上機器人子程序庫，例如IBM公司開發(fā)的AML機器人語言。 (2)面向任務(wù)的機器人編程語言 其特點是允許用戶發(fā)出直接命令，以控制機器人去完成一個具體的任務(wù)，而不需要說明機器人需要采取的每一個動作的細節(jié)。如美國的RCCL，機器人編程語言，就是用C語言和一組C函數(shù)來控制機器人運動的任務(wù)級機器人語言。 焊接機器人的編程語言，目前都屬于面向機器人的語言；面向任務(wù)的機器人語言尚屬開發(fā)階段。,1機器人操作狀態(tài)圖,如圖7-7中的描述，機器人系統(tǒng)由一個有限狀態(tài)自動化裝置來建模。圖中轉(zhuǎn)移編號的說明 ：,1裝載，某些任務(wù)程序被裝入機器人系統(tǒng)控制器中。 2清除，由機器人系統(tǒng)控制器中移去任務(wù)程序。 3賦值，已準(zhǔn)備好一個已裝載的任務(wù)程序以供執(zhí)行。 4去值，賦值的反面。 5程序開始，機器人進入ROBOT-EXECUTING狀態(tài)。 6執(zhí)行結(jié)束，機器人運動被停止，且機器人被返回到ROBOTLOADED狀態(tài)。 7程序復(fù)位，一個已暫停的機器人被返回到ROBOT-READY狀態(tài)。 8暫停，機器人已臨時停止運動。 9繼續(xù)，暫停的機器人返回到ROBOT-EXECUTING狀態(tài)。 10清除(異常終止)，除任務(wù)程序未執(zhí)行完成外，其它與清除同。 11清除(舍棄)，除任務(wù)程序未開始外，其它與清除同。 12應(yīng)急動作，將機器人置入要求手動介入狀態(tài)。,2機器人操作狀態(tài)說明,(1)ROBOT-IDEI。(機器人空閑) 該狀態(tài)對應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)機器人沒有任務(wù)程序可用時的機器人狀態(tài)。當(dāng)機器人剛開始供電時，或當(dāng)其完成一個任務(wù)程序執(zhí)行和任務(wù)程序由系統(tǒng)內(nèi)移去時，將發(fā)生此狀態(tài)。 (2)ROBOT-LOADED(機器人已裝載) 該狀態(tài)對應(yīng)在系統(tǒng)內(nèi)有一個或多個可用的任務(wù)程序時的機器人狀態(tài)。 (3)ROBOT-READY(機器人準(zhǔn)備完畢) 該狀態(tài)表示一個可供機器人執(zhí)行的任務(wù)程序已被賦值。 (4)ROBOT-EXECUTING(機器人執(zhí)行) 該狀態(tài)中，機器人在操作，其運動是使能運動。 (5)ROBOT-MOTION-PAUSED(機器人運動暫停) 該狀態(tài)中運動不是使能運動。機器人的任務(wù)程序可能在運行，也可能已停止。 (6)MANUAL-INTERVENTION-REQUIRED(要求手動介入) 在此狀態(tài)中，全部運動已經(jīng)停止。 此時，為了完成某些其它的必要活動，需要靠機器人的操作者執(zhí)行某些局部動作。在此局部動作后，機器人才可進入某一其它狀態(tài)。,除機器人操作狀態(tài)外，機器人能夠被描述為處于“正在本地控制中”或“不在本地控制中”。 前者意味著某些本地作用因素，如操作員正在控制儀表板、示教盒或其等同物上正在進行控制操作，以確定機器人可作哪些運動或機器人可運行哪些任務(wù)程序； 若機器人“不在本地控制中”，則機器人可照常運行任務(wù)程序，此時，任何本地作用因素都沒有能力停止或修改在運行的任務(wù)程序。 帶遠程控制器的機器人，可由這種遠程控制器取得對該機器人的控制權(quán)。 除正常操作外，大多數(shù)機器人都具有校準(zhǔn)機器人軸的輔助功能。此功能按類似于正常任務(wù)程序的方式操作，除由于校準(zhǔn)功能的存在使機器人不處于LOADED狀態(tài)外，服從圖7-7的狀態(tài)圖。,